NOME CURSO. b) El cálculo de los potenciales es simple, teniendo en cuenta que el potencial es una magnitud escalar:

Transcripción

1 Cañiza, de abril de 004. NOM CURSO 1.- n dous dos vértices dun cadrado de 5 cm de lado están situados dúas cargas puntuais de q1 = +45 e q = -45 nc, respectivamente. Calcula: a) O campo eléctrico no vértice A b) Os potenciais nos puntos A e B Dato: k = 10 N m C. Solución a) Calculamos en primer lugar el módulo del campo eléctrico en el punto A: A1 A ATotal N / C N / C N / C b) l cálculo de los potenciales es simple, teniendo en cuenta que el potencial es una magnitud escalar: V V A B V 0 V.- Indica as principais características dos modelos atómicos de Thomson, Rutherford e Bohr. xplica por qué tiveran que rexeitarse. Modelo atómico de Thomson THOMSON, en 187, al estudiar cómo se desviaban los rayos catódicos en presencia de campos eléctricos, confirmó que eran partículas con carga negativa y calculó, además, la relación que existe entre su carga y su masa:

2 Thomson asoció esta partícula con el electrón. l que los rayos catódicos apareciesen siempre, con independencia del gas encerrado en el tubo, sugería que los electrones estaban en todos los átomos. l átomo de Dalton, por tanto, no era "indivisible". Las experiencias con rayos catódicos permitieron confirmar la existencia de electrones en los átomos. valor: e = 1, C n 10, R. MILLIKAN realizó la primera determinación precisa del de la carga del electrón, obteniendo para dicha carga el n el año 104, Thomson propone un modelo de átomo esférico, de unos m de diámetro, con una distribución uniforme de carga positiva en la que se insertan los electrones haciendo que el átomo sea neutro. Modelo de Thomson Modelo atómico de Rutherford n 186, H. becquerel observa que un mineral de uranio, la pechblenda, emite una radiación capaz de impresionar una placa fotográfica. Acababa de descubrir la radiactividad. Por su parte, los esposos Curie, descubren el radio y el polonio, que son dos nuevos elementos químicos con la particularidad de ser radiactivos. Al someter la "radiación" que emiten estas sustancias a la acción de un campo eléctrico o magnético, se obtienen tres haces, representados en la figura de la derecha, que presentan un comportamiento completamente distinto: misión alfa (a). Son partículas con carga positiva, de doble valor que la del electrón. Rutherford descubrió que se trataba de núcleos de átomos de helio. Propuso, además, que, al emitir una partícula a, un átomo Desvío de las partícula radioactivas en un campo eléctrico. transmuta y se convierte, de forma espontánea, en un átomo de otro elemento químico. misión beta (p). Son electrones o positrones (electrones con carga positiva) en movimiento. Al igual que sucede con la emisión a, una emisión b procede de una transmutación atómica, aunque de distinta naturaleza. Radiación gamma (g). s una radiación de la misma naturaleza que la luz, pero con mucha más capacidad de penetrar la materia. A diferencia de las dos anteriores, no es desviada por campos

3 eléctricos o magnéticos, es decir, no tiene carga eléctrica, y su emisión no implica transmutación atómica. Como veremos a continuación, la radiactividad fue utilizada con éxito para estudiar la estructura de la materia. Cuando, procedente de una sustancia radiactiva, un haz paralelo de partículas a o P atraviesa la materia, en parte se desvía, ya que sufre unadispersión. Rutherford y algunos de sus discípulos y colaboradores estudiaron la dispersión de las partículas a en láminas metálicas delgadas. n la experiencia de dispersión más conocida, dirigió un haz de partículas a procedentes de una fuente radiactiva sobre una lámina de oro muy fina (de espesor micrométrico y, por tanto, con pocos átomos de oro). Como se aprecia en la ilustración, las partículas a actuaban como proyectiles que, tras atravesar la lámina metálica, chocaban contra la pantalla fluorescente colocada inmediatamente detrás, originando un destello luminoso. l recuento de los impactos permitía estudiar los ángulos de dispersión. Los resultados dejaron perplejos a los investigadores, ya que si bien la mayoría de las partículas a atravesaban en línea recta la lámina, unas pocas se desviaban con ángulos superiores a 0 y alguna (un 0,005%) incluso rebotaba, lo que no podía ser explicado con el modelo atómico de Thomson, que no preveía desviaciones tan grandes. Para explicar estos resultados, en 111 Rutherford propuso un nuevo modelo atómico. Como la práctica totalidad de partículas a atravesaban sin dificultad la lámina metálica, parecía lógico afirmar que los átomos están formados, en su mayor parte, por espacio vacío. l que algunas partículas a fueran repelidas de forma contundente se explica suponiendo que existe en el átomo una región muy densa, cargada positivamente, de tamaño muy inferior al del átomo, que seria responsable de esa desviación. xperiencia de Rutherford De acuerdo con el modelo atómico de Rutherford, el átomo tendría un núcleo, formado por protones cargados positivamente, que contendría casi toda la masa del átomo y cuyo volumen sería pequeño comparado con el del átomo (el radio nuclear sería del orden de m). Girando alrededor del núcleo se distribuirían los electrones, en una zona denominada corteza. l número de protones del núcleo y el de electrones de la corteza sería el mismo, lo que explicaría que los átomos fuesen eléctricamente neutros. Dificultades del modelo de Rutherford A pesar de sus éxitos, el modelo nuclear propuesto por Rutherford planteaba un problema que no podía resolverse con las leyes del electromagnetismo clásico de Maxwell. 1) Según estas leyes, una carga en movimiento, como es el electrón girando alrededor del núcleo, tiene que emitir energía en forma de radiación electromagnética. De acuerdo con ello, los átomos debían ser inestables, ya que los electrones irían perdiendo energía y finalmente caerían sobre el núcleo. ) l estudio de la naturaleza de la luz y de su interacción con la materia (los espectros) también se evidenciaron como fenómenos que el modelo de Rutherford no podía explicar. l modelo de Bohr Además del problema de la estabilidad del átomo, el modelo atómico de Rutherford no podía explicar que los espectros de los átomos fuesen discontinuos, ya que un electrón en movimiento emite radiación electromagnética de forma continua y, por tanto, el espectro debía ser continuo.

4 Para obviar estos problemas, N. Bohr, discípulo de Rutherford, expuso entre 113 y 115 su teoría sobre la estructura atómica, que explicaba muchas de las características de los espectros atómicos. n esencia, Bohr aplicó el modelo nuclear de Rutherford y la teoría cuántica de la radiación de Planck al átomo de hidrógeno. xpuestos de forma simplificada, los planteamientos de Bohr fueron los siguientes: 1. l electrón solo puede girar alrededor del núcleo en determinadas órbitas circulares que se denominan órbitas estacionarias. La energía que corresponde a cada órbita estacionaria es invariable y, mientras permanece en esa órbita, el electrón ni absorbe ni emite energía.. Cuando el electrón pasa de una órbita más próxima a otra más alejada del núcleo absorbe energía y, al contrario, cuando pasa de una órbita más alejada a otra más próxima, emite energía. 3. La energía absorbida o emitida es, precisamente, la diferencia de energía, - 1 que existe entre las dos órbitas y se corresponde con la emisión o absorción de un fotón de frecuencia v, tal que: - 1 = h n A partir de estas ideas, Bohr obtuvo la expresión que permite calcular la energía que corresponde a cada una de las órbitas estacionarias del átomo de hidrógeno, así como su radio. Al absorber un átomo de hidrógeno energía, su electrón salta a una órbita más externa. n el proceso inverso, el átomo emite energía cuando el electrón pasa a una órbita más interna. 3.- Disponse de ácido nítrico (HNO 3) comercial do 30 % en masa e densidade 1.0 g/cm 3 e deséxase preparar 500 ml de disolución de concentración 0.5 M. Calcula o volume de ácido comercial que se necesita. Datos: A(H)=1.0; A(N)= 14; A(O)=16 Solución M HNO3 = 63 g/mol Como queremos preparar 0.5 litros de la disolución 0.5 m, necesitamos: n moles que en masa serán: g m 0.5 mol g mol

5 Como el producto comercial tiene una pureza del 30%, necesitamos: m comercial 5. 5 g 0.3 Como la densidad del producto comercial es de 1. g/cm 3, necesitamos un volumen de: V = m ρ =5.5 =43.75 cm Indica as configuracións electrónicas dos elementos que teñen os números atómicos Z A =16; Z B =7; Z c =38; Z D =36. Indica a súa posición na seguinte táboa periódica: Solución: A; 1s s p 6 3s 3p 4 º[Ne]3s 3p 4 ; se trata del azufre B; 1s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 7 º[Ar]3d 7 4s ; se trata del cobalto C; 1s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 10 4p 6 5s º[Kr]5s ; se trata del estroncio D; 1s s p 6 3s 3p 6 4s 3d 10 4p 6 º[Kr]; se trata del cripton Sr Co S Kr